耳蝸毛細胞再生研究取得新進展 新基因工程有望治療聽力損傷

由 Neil Segil 帶領的南加州大學干細胞實驗室科學團隊,近日發現了耳蝸感覺毛細胞再生的一個自然障礙,這些細胞在聽力和平衡障礙中會丟失。相關成果發表在《發育細胞》(Developmental Cell)上,而克服這個障礙是使內耳細胞恢復到新生狀態的第一步。

耳蝸毛細胞再生研究取得新進展 新基因工程有望治療聽力損傷

Segil 表示:「60% 以上達到退休年齡的人口都可能存在永久性的聽力損失。我們的研究提出了新的基因工程方法,可用於引導胚胎內耳細胞中存在的一些相同的再生能力」。Segil 是干細胞生物學和再生醫學系,以及南加州大學蒂娜和里克-卡魯索耳鼻喉科-頭頸外科系的教授。

在內耳中,聽覺器官,也就是耳蝸,包含兩種主要類型的感覺細胞。其中「毛細胞」,具有頭發狀的細胞突起,接收聲音振動;以及所謂的「支持細胞」,發揮重要的結構和功能作用。

當脆弱的毛細胞因巨大的噪音、某些處方藥或其他有害物而受到損害時,由此產生的聽力損失在老年哺乳動物中是永久性的。然而,在生命的最初幾天,實驗室小鼠保留了支持細胞通過一個被稱為「轉分化」(transdifferentiation)的過程轉變為毛細胞的能力,使聽力損失得以恢復。到了一周歲時,小鼠就會失去這種再生能力–人類也會失去這種能力,可能在出生前就已經失去了。

基於這些觀察,博士後學者陶立濤博士、研究生於浩澤(Vincent)和他們的同事仔細研究了導致支持細胞失去轉分化潛力的新生期變化。

在支持細胞中,指示「轉分化」為毛細胞的數百個基因通常是關閉的。為了打開和關閉基因,身體依靠激活和抑制分子來裝飾被稱為組蛋白的蛋白質。 作為對這些被稱為「表觀遺傳學修飾」的裝飾的回應,組蛋白將 DNA 包裹在每個細胞核中,控制哪些基因通過鬆散的包裹和可訪問而被打開,哪些基因通過緊密的包裹和不可訪問而被關閉。通過這種方式,表觀遺傳修飾調節基因活動,並控制基因組的新興屬性。

在新生小鼠耳蝸的支持細胞中,科學家們發現,毛細胞基因因缺乏激活分子H3K27ac和存在壓抑分子H3K27me3而受到抑制。 然而,與此同時,在新生的小鼠支持細胞中,毛細胞基因因存在不同的組蛋白裝飾,即H3K4me1而保持 “激活 “狀態。 在支持細胞向毛細胞的轉分化過程中,H3K4me1的存在對於激活毛細胞發育的正確基因至關重要。

來源:cnBeta